(57)【要約】【課題】クランクジャーナルの箇所の潤滑油を冷却水で冷却するにおいて、構造の簡単化と冷却性能のアップとを図る。【解決手段】内燃機関はシリンダブロック１とクランク軸７とを有する。シリンダブロック１のうち隣り合ったシリンダボア４で挟まれた部位には中間軸受け凹所１７が形成されており、この中間軸受け凹所１７と中間軸受けキャップ１８とにより、中間クランクジャーナル９を回転自在に保持する中間軸受け部が構成されている。中間軸受け凹所１７には潤滑油供給穴２４から潤滑油が供給される。シリンダブロック１には、上向きに開口したメイン冷却水ジャケット２０がシリンダボア４の周囲を囲うように形成されていると共に、中間軸受け凹所１７を冷却する補助冷却水ジャケット２２が、メイン冷却水ジャケット２０を下方に延長した状態で形成されている。簡単な構造で高い冷却性能を発揮する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアが開口したシリンダブロックと、前記シリンダボアに往復動自在に嵌め入れたピストンと、前記ピストンの往復動を回転に変換するクランク軸とを有しており、
前記シリンダブロックのうち前記シリンダボアの周囲の部位にはメイン冷却水ジャケットが形成されている一方、
前記クランク軸は回転中心となる複数本のクランクジャーナルを有していて、前記クランクジャーナルは前記シリンダボアからその軸線方向に離れた部位に配置されており、
前記シリンダブロックのうち前記シリンダボアを挟んで前記クランク軸の軸方向に沿った両側の部位に、前記クランク軸のクランクジャーナルが半周だけ嵌まる軸受け凹所が形成されていると共に、前記軸受け凹所と反対側から前記クランクジャーナルを覆う軸受けキャップが締結されており、前記軸受け凹所と軸受けキャップとでクランク軸受け部が構成されており、かつ、前記クランクジャーナルとクランク軸受け部との間に潤滑油が供給されている構成であって、
前記シリンダブロックに、前記軸受け凹所の近傍まで延びる補助冷却水ジャケットが、前記メイン冷却水ジャケットを延長した状態で形成されている、
内燃機関。
【請求項２】
前記シリンダブロックにおける軸受け凹所のうち前記クランク軸の回転方向に向かって前方側に寄った部位に潤滑油供給穴が開口している一方、
前記補助冷却水ジャケットの底部を、前記クランク軸の回転方向に向かって前記潤滑油供給穴よりも手前側に位置させている、
請求項１に記載した内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、レシプロ式内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ピストンの往復動をクランク軸で回転エネルギに変換する内燃機関において、クランク軸の回転は潤滑油で潤滑されている。すなわち、クランク軸は少なくとも２本（２カ所）のクランクジャーナルを有しているが、各クランクジャーナルとその軸受け部との間の隙間に潤滑油を強制的に供給している。
【０００３】
この場合、高速回転状態が継続したり外気の温度が高くなったりすると、潤滑油の温度が著しく上昇して焼き付きが発生するおそれがある。そこで、軸受け部を冷却水で冷却することが提案されている。その一例として特許文献１では、シリンダブロックに締結された軸受けキャップにその凹所を囲うようなキャップ側冷却水通路を形成する共に、シリンダブロックには、キャップ側冷却水通路に連通した本体側冷却水通路を形成し、冷却水で潤滑油の冷却を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平１−１２６４１６号のマイクロフィルム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、特許文献１のように軸受けキャップにキャップ側冷却水通路を設けると、軸受けキャップをシリンダブロックに締結した状態で冷却水が漏洩しないようにガスケットやＯリングのようなシール手段を講じなければならず、このため構造が複雑になる。
【０００６】
また、軸受けキャップはその構造からしてさほどの大きさはないため、軸受けキャップとしての強度を保持するためにはキャップ側冷却水通路はかなり細くせざるを得ず、このため高い冷却機能を確保し難いという問題もある。すなわち、特許文献１は冷却水の接触面積を大きくできないため、高い冷却機能を確保し難い。
【０００７】
また、軸受けキャップが鋳物製である場合は、予めキャップ側冷却水通路が形成された状態に鋳造することは可能であるが、この場合も、上記のとおりキャップ側冷却水通路は細くせざるを得ないため、製造が面倒であると共に高い精度も期待し難い。さりとて、キャップ側冷却水通路をドリル加工で空けると、２本の縦穴と１本の横穴とを空けて横穴の開口部はプラグで塞がなくてはならないため、加工に多大の手間がかかって大幅なコストアップに繋がるのみならず、キャップ側冷却水通路を円弧状に形成することはできないため、冷却にムラが発生しやすいという問題もある。
【０００８】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、クランク軸の軸受け部の冷却を、簡単な構造で的確に行わんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の内燃機関は、シリンダボアが開口したシリンダブロックと、前記シリンダボアに往復動自在に嵌め入れたピストンと、前記ピストンの往復動を回転に変換するクランク軸とを有しており、前記シリンダブロックのうち前記シリンダボアの周囲の部位にはメイン冷却水ジャケットが形成されている。
【００１０】
そして、前記クランク軸は回転中心となる複数本のクランクジャーナルを有していて、前記クランクジャーナルは前記シリンダボアからその軸線方向に離れた部位に配置されており、前記シリンダブロックのうち前記シリンダボアを挟んで前記クランク軸の軸方向に沿った両側の部位に、前記クランク軸のクランクジャーナルが半周だけ嵌まる軸受け凹所が形成されていると共に、前記軸受け凹所と反対側から前記クランクジャーナルを覆う軸受けキャップが締結されており、前記軸受け凹所と軸受けキャップとでクランク軸受け部が構成されており、かつ、前記クランクジャーナルとクランク軸受け部との間に潤滑油が供給されている。
【００１１】
そして、請求項１の発明は、上記の基本構成において、前記シリンダブロックに、前記軸受け凹所の近傍まで延びる補助冷却水ジャケットが、前記メイン冷却水ジャケットを延長した状態で形成されている。
【００１２】
請求項２の発明は請求項１の発明を好適に具体化したもので、この発明では、前記シリンダブロックにおける軸受け凹所のうち前記クランク軸の回転方向に向かって前方側に寄った部位に潤滑油供給穴が開口している一方、前記補助冷却水ジャケットの底部を、前記クランク軸の回転方向に向かって前記潤滑油供給穴よりも手前側に位置させている。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明の補助冷却水ジャケットは、メイン冷却水ジャケットに連通した状態でシリンダブロックに形成しているため、特許文献１のようにシール手段を講じる必要は全くなく、構造はごくシンプルである。しかも、補助冷却水ジャケットは、シリンダブロックを鋳造するにおいて、元々シリンダボアを冷却するために存在しているメイン冷却水ジャケットシリンダブロックを延長させることで簡単に設けることができ、面倒なドルリ加工等は一切不要であるため、コストアップも殆ど生じない。
【００１４】
また、補助冷却水ジャケットはシリンダブロックの一部に設けるものであるため、軸受け凹所の箇所の強度を確保しつつ、補助冷却水ジャケットによる冷却面積を大きくすることができる。このため、冷却性能を格段に向上できる。更に、補助冷却水ジャケットはシリンダブロックの鋳造に際して形成するものであり、その形状は任意に設定できるため、軸受け凹所と補助冷却水ジャケットとの間の底壁を均等な厚さにすることもごく簡単に実現できる。このため、冷却ムラをなくして均等に冷却することができるのであり、この面からも冷却性能を向上できる。
【００１５】
さて、クランク軸の潤滑方法としては、クランク軸に潤滑用のオイル穴を設けることも行われているが、この場合は加工が面倒であると共に、クランク軸の内部にオイルを供給する機構も複雑化し、このため内燃機関のコストが嵩むという問題がある。この点、本願の請求項２のようにシリンダブロックに潤滑油供給穴を設けると、潤滑システムを簡素化してコスト抑制に貢献できる。
【００１６】
そして、潤滑油供給穴から供給される潤滑油はクランクジャーナルの回転によって加熱されるが、本願請求項２の構成では、潤滑油が最も高温になる部位において補助冷却水ジャケットで冷却されるため、潤滑油を効率良く冷却することができる。
【００１７】
つまり、潤滑油供給穴から出た潤滑油はクランクジャーナルの回転によって再び潤滑油供給穴の箇所に戻るように運動するものであり、従って、回転しながら流動する潤滑油を基準に見ると、クランクジャーナルの回転方向に向かって潤滑油供給穴に近づくほど高温になるが、本願請求項２では、補助冷却水ジャケットの底部がクランク軸の回転方向に向かって潤滑油供給穴の手前に位置しているため、潤滑油は最も高温になった状態で冷却されるのであり、その結果、冷却効率を向上できるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】シリンダブロックの平面図である。
【図２】図１のII-II 視正面図である。
【図３】図１のIII-III 視側面図である。
【図４】図１の IV-IV視一部分離断面図である。
【図５】図２の V-V視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明で方向を特定するため「左右」「前後」の文言を使用するが、クランク軸の軸方向を左右方向と呼び、クランク軸の回転軸線と直交した水平方向を前後方向と呼んでいる。
【００２０】
(1).構造
内燃機関は主要部材としてシリンダブロック１を備えており、図２に示すように、シリンダブロック１の上面にはシリンダヘッド２がガスケット（図示せず）を介してボルトで固定され、シリンダブロック１の下面にはオイルパン３がボルトで固定されている。
【００２１】
本実施形態の内燃機関は２気筒であり、従って、図１に示すようにシリンダブロック１には２つのシリンダボア４が上下に開口している。シリンダボア４には図１，４に示すようにピストン５が摺動自在に嵌め込まれており、ピストン５の往復動は連接棒６を介してクランク軸７の回転運動に変換される。図２でクランク軸７の全体をおおまかに表示している（クランク軸７はその大部分がシリンダブロック１に内蔵されているが、形状の把握を容易ならしめるため、図２ではクランク軸７と連接棒６には平行斜線を引いている。従って、図２の平行斜線は断面表示ではない。）。
【００２２】
クランク軸７は、その左右両端部を構成するメインクランクジャーナル８と、２つのシリンダボア４の間に位置した１つの中間クランクジャーナル９と、連接棒６が回転自在に嵌まった２本のクランクピン１０と、クランクピン１０が固定された左右一対ずつのクランクアーム１１とを有しており、一対のクランクアーム１１のうち一方はメインクランクジャーナル８に一体化又は固定され、他方は中間クランクジャーナル９に一体化又は固定されている。図４に示すように、連接棒６はボルト締結式のコンロッドキャップ６ａを有している。
【００２３】
敢えて述べるまでもないが、クランクジャーナル８，９の回転軸心Ｏ１とクランクピン１０の回転軸心Ｏ２とは偏心しており、また、２本のクランクピン１０は互いに反対方向にずれている。一方のメインクランクジャーナル８は出力ギア（図示せず）が固定された出力取り出し部になっており、ここにフライホイール１２も固定されている。他方のメインクランクジャーナル８にはタイミングプーリ１３が固定されており、タイミングプーリ１３により、動弁機構の駆動や補機類の駆動が行われる。なお、図１や図４に示すように、クランク軸７の軸心Ｏ１は平面視でシリンダボア４の軸心Ｏ３から若干の寸法だけずれている。
【００２４】
クランク軸７の支持構造は従来と同様であり、図３に示すように、メインクランクジャーナル８の下半周は、シリンダブロック１にボルト１４で固定されたメイン軸受けキャップ１５で覆われている。敢えて述べるまでもないが、シリンダブロック１には、メインクランクジャーナル８の半周が嵌まる側面視半円状のメイン軸受け凹所１６を形成している。レシプロ内燃機関の機能に基づく構成として、クランク軸７の軸心はシリンダボア４の下方に位置している。従って、メイン軸受け凹所１６も、シリンダボア4 の下端よりも下方の位置（すなわち、シリンダボア４の軸線に沿って、シリンダボア４から離れた位置）に形成されている。
【００２５】
図５に示すように、中間クランクジャーナル９の上半周は、シリンダブロック１のうち隣り合ったシリンダボア４の間に設けた側面視半円状の中間軸受け凹所１７に嵌まっており、中間クランクジャーナル９の下半周は、中間軸受けキャップ１８で覆われている。中間軸受けキャップ１８は、前後一対のボルト１９でシリンダブロック１に固定されている。なお、図５において中間クランクジャーナル９の断面表示（ハッチング）は省略している。
【００２６】
図２に示すように、シリンダブロック１のうちシリンダボア４の周囲の部位には、メイン冷却水ジャケット２０が上向きに開口するように形成されている。メイン冷却水ジャケット２０は隣り合ったシリンダボア４の間の中間壁２１で分断されている。図４に示すように、メイン冷却水ジャケット２０はシリンダボア４の下端までは延びておらず、ピストン５の下死点付近までの深さになっている。換言すると、メイン冷却水ジャケット２０は、シリンダボア４のうち燃焼室として機能する部分を覆う深さになっている。なお、図示していないが、メイン冷却水ジャケット２０の内部には、これを横断する補強リブが設けられている。
【００２７】
図５に示すように、シリンダブロック１のうち隣り合ったシリンダボア４で挟まれた部位に、メイン冷却水ジャケット２０を下向きに延長した状態で補助冷却水ジャケット２２が形成されている。すなわち、補助冷却水ジャケット２２は、メイン冷却水ジャケット２０の底面２０ａよりも下方に延長された状態で中間軸受け凹所１７の近傍まで延びている。補助冷却水ジャケット２２底面は側面視で中間軸受け凹所１７と同心の円弧状に形成されており、従って、中間軸受け凹所１７の外側には等しい厚さの円弧状底壁２３が形成されている。また、補助冷却水ジャケット２２は中間壁２１を挟んだ両側のメイン冷却水ジャケット２０に繋がっているため、縦断側面視では二手に分かれた状態で上向きに延びている。
【００２８】
シリンダブロック１には、中間軸受け凹所１７に向けて潤滑油を供給する潤滑油供給穴２４を設けている。潤滑油供給穴２４の出口は、中間軸受け凹所１７のうちクランク軸７の回転方向（矢印Ａ方向）に向かって終端寄りにずれた位置に開口しており、かつ、補助冷却水ジャケット２２と反対側に逃げるように、シリンダボア４の軸線に対して傾斜している。潤滑油供給穴２４の始端は、クランク軸７の軸方向に延びるメイン通路２５に連通している。
【００２９】
円弧状底壁２３と潤滑油供給穴２４の出口とは、中間軸受けキャップ１８を締結する前後ボルト１９の間の部位に位置している。すなわち、中間軸受けキャップ１８の締結機能を阻害しない状態で、補助冷却水ジャケット２２と潤滑油供給穴２４とを設けている。
【００３０】
(2).まとめ
以上の構成において、中間軸受け凹所１７と中間軸受けキャップ１８とで中間軸受け部が構成されており、この中間軸受け部の内周と中間クランクジャーナル９の外周との間の微小な隙間に潤滑油供給穴２４が供給され、これにより、中間クランクジャーナル９の回転に対する潤滑が行われる。
【００３１】
そして、中間クランクジャーナル９にはピストン５の押圧力が強く作用するため、中間クランクジャーナル９の回転によって発生する摺動熱も高くなりがちであり、このため中間クランクジャーナル９の箇所で潤滑油の温度が高くなる傾向を呈するが、補助冷却水ジャケット２２を流れる冷却水により、潤滑油を的確に冷却することができる。この場合、補助冷却水ジャケット２２はメイン冷却水ジャケット２０と一体に繋がった（上下に連通した）構造であるため、シールの必要は皆無であり、加工コストのアップも殆どない。また、円弧状底壁２３は均等な厚さに設定できるため、熱ひずみのような問題もなく、軸受け機能を損なうことも無い。
【００３２】
そして、中間軸受け凹所１７を構成する円弧状底壁２３の前後両端はシリンダブロック１の他の部位に連続しているため、円弧状底壁２３は、その強度を損なうことなく左右幅寸法Ｗ（図２参照）をできるだけ大きくすることができるのであり、これにより、中間軸受け凹所１７の冷却面積をできるだけ大きくすることができる。このことと、補助冷却水ジャケット２２にメイン冷却水ジャケット２０から大量の冷却水を供給できることとにより、高い冷却性能を実現できる。
【００３３】
また、潤滑油供給穴２４から供給された潤滑油は中間クランクジャーナル９の回転によって受熱するため、潤滑油は、中間軸受け凹所１７のうち中間クランクジャーナル９の回転方向（Ａ方向）に向かって中間軸受け凹所１７の前側の部位１７ａで最も温度が低く、中間クランクジャーナル９の回転方向（Ａ方向）に向かって中間軸受け凹所１７の後ろ側の部位１７ｂにおいて最も温度が高くなるが、本実施形態では、潤滑油から冷却水への熱交換を司る円弧状底壁２３は、中間クランクジャーナル９の回転方向に向かって潤滑油供給穴２４のすぐ手前に位置しているため、潤滑油は温度が最も高くなった状態で冷却される。この面においても冷却性能に優れている。
【００３４】
上記の実施形態では隣り合ったシリンダボア４の間には中間壁２１が存在しており、このため、クランク軸７の軸心を挟んで前後両側に位置したメイン冷却水ジャケット２０は互いに分離しているが、図５に一点鎖線で示すように、中間壁２１に上向き開口の中間切欠２６を形成し中間連通路を設けることにより、前後のメイン冷却水ジャケット２０をその上部において連通させてもよい。この場合は、縦断側面視でメイン冷却水ジャケット２０と補助冷却水ジャケット２２とがループ状に連続する。このようなループ構造により、補助冷却水ジャケット２２への冷却水の流れをよりスムース化することも可能である。
【００３５】
潤滑油通路をクランク軸７に設けることも可能であり、この場合は、シリンダブロック１に潤滑油供給穴２４を設ける必要はない。すると、円弧状底壁２３の広がり角度θ（図５参照）を図示の状態よりも更に広げることができる。
【００３６】
(4).その他
本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、メインクランクジャーナルの軸受け部を本願発明の構造とすることも可能である（１気筒の場合は中間クランクジャーナルは存在しないので、本願発明を適用すると、必然的に、メインクランクジャーナルの軸受け部が本願発明の構造になる。）。結局、複数のクランクジャーナル軸受け部のうち少なくとも１カ所を本願発明の構造にしたら足りる。メイン冷却水ジャケットは周方向に連続して延びる形態である必要はなく、周方向に飛び飛びの状態に形成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのような内燃機関に実際に適用できる。従って、産業上、利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  シリンダブロック
４  シリンダボア
５  ピストン
７  クランク軸
８  メインクランクジャーナル
９  中間クランクジャーナル
１７  中間軸受け凹所
１８  中間軸受けキャップ
１９  ボルト
２０  メイン冷却水ジャケット
２２  補助冷却水ジャケット
２３  円弧状底壁
２４  潤滑油供給穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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